构建数字电力祁连山生态文明监测体系

2022-10-17国网甘肃省电力公司金昌供电公司张宏伟

农电管理 2022年10期

■国网甘肃省电力公司金昌供电公司张宏伟

构建“数据汇聚、数据共享、价值创造、合作共赢”的数字电力祁连山生态保护监控系统，依托“平台+数据+运营+生态”一体化发展体系，带动祁连山环保领域科技创新革命，促进政府决策科学化、社会治理精准化、公共服务高效化，赋能电力数据推动生态治理，助力建设数字生态建设，更好地服务地方数字政府。

主要做法和典型经验

以“电力+环保”为主线，整合多方数据资源，构建“绿色发展、乡村振兴、生态治理”的祁连山生态保护监控应用场景，依托政府监控、电力支撑和互联网平台，引导社会各界开启智能环保监控的新潮流。

数字电力祁连山生态保护监控系统的总体建设思路秉承“大规划、重数据、辅决策、促发展”建设理念，坚持“短期见成效、长期建机制”的管理思想。总体架构遵从“一个平台、三大体系、十类场景”进行设计，即以“电眼”看祁连大数据平台为中心，建设技术体系、产品体系、安全体系三个体系，构建清洁能源消纳评估、消防站运行情况监测、工业园区监测、重点排污企业监测、施工工地监测、祁连山覆冰率监测、祁连山核心区重点部位设置的环保卡口监测、旅游活动监测、地表水水源地监测、智慧电网融合监测10类场景服务，为当地环保和经济事业发展提供科学的、高价值的电力大数据应用服务。

数字电力祁连生态保护监测系统

构建多源头防护场景

综合考虑管护站、重点排污企业、施工工地等多方面因素，抓住源头防护关键，实现祁连山生态保护红线、环境质量底线、资源利用上线为管控主体的多场景监测分析、预测预警。

以64家工业企业、41个管护站、86个水源地、22家A级旅游景区等为监测基础，结合生态环境部门重点关注的150个环境问题，引入电量、电力视频监控、新能源消纳比例等12个指标和数据，形成管护站运行监测、重点排污企业监测、智慧电网融合监测等10类场景服务，构建了集源头防护、融合监管、多维评估于一体的电力环保监测平台：“电眼”看祁连—数字化祁连生态保护电力监测系统。实现从传统监测手段向“环保+电力”数字化融合监测的转变，使环境问题排查效率大幅提升，异常识别耗时大幅缩短，从线下长周期处理分析走向线上实时监测，真正由“人在看”转变为“电在算”，为环境精准监管和高效执法提供有力数据支撑。

采用丰富监测手段

依托电网丰富的输电线路网和海量电力杆塔，以及同步搭载在其上的视频监控系统和无人机巡航功能，实现长距离、大范围巡检与定点、全方位监测的融合互补。利用电量、电力GIS等电力大数据，对各类场景、个体进行精准分析。利用电网台区网格化管理优势，辅助环保部门进行现场核查、配合执法。累计发动供电所台区经理327人，线路检修、运维人员75人，分2个批次先后7次对64家企业进行集中调研，创新形成排污企业电力监测方案，投入15名技术人员，针对企业实际情况形成安装方案，用最短时间在5家企业安装环保设备电力监测装置9台，实现对企业治污、排污等环保用电24 h监测。根据环保用电监测数据，同步从国网数据中台抽取企业生产用电数据，构建电力-排污监测模型，监测准确率达到83.74%以上，“电眼”效果初显成效，极大地节约电力监管成本。

采取多维评估方式

从环保存量问题整改角度出发，对中央环保督察发现的采矿、交通、旅游等10类共150个环境问题与电力监测手段进行匹配建档、形成关联，通过持续电力监测评估问题改善情况。从新能源消纳角度出发，依托智慧电网多维负荷分析，持续监测光伏、风电等清洁能源使用比例变化情况，结合区域环境改善程度综合评估清洁能源助力生态改善成效。

数字电力祁连山生态保护监控系统总体规划

构建立体化监测场景

清洁能源消纳评估。依托智慧电网多维负荷分析，持续监测光伏、风电等清洁能源使用比例变化情况，结合区域环境改善程度综合评估清洁能源助益生态改善成效。

消防站运行情况监测。通过用电量分析持续监测祁连山自然保护区消防站点运行状态，从中发现停运或运行状态异常的站点，及时预警防范，实现对祁连山自然保护区监管一线的支撑，夯实环境防护基础。

工业园区监测。主要对企业集群构成的工业园区进行整体性监测，动态显示园区内排污及用电异常的企业。通过监测园区周期用电量水平、实际用电时长、用电量增速，分析治污设施运转情况，通过园区行业电价、电费进行分析，提前研判企业经营态势，防止出现因经营风险导致的治污水平的下降。

重点排污企业监测。全面排查辖区内所有8类污染型行业，对其用电量、生产经营状况等进行长周期持续性监测，形成重点污染企业用户画像，并对污染类企业生产经营、污染处理、污染排放等进行全流程跟踪，排查出存在污染物异地排放（排放至祁连山保护区范围附近）的企业，并建立分析预测模型，预测重点污染企业未来一段时间生产经营和污染排放情况，可进一步通过选择试点企业为环保设施加装分电表进行精准监测、预测。

（1）用电时间监测。通过环保设施分电表监测运行时间段，对照企业治污规定时间范围，分析是否在对应时间内正常运行。（2）用电量-排污量关联分析。通过环保设施分电表监测用电量，同步统计排污量，建立关联关系，根据用电量情况监测、预测排污情况。（3）排污企业运行状态监测。根据环保设施用电时间监测、环保设施用电量-排污量关联分析，按日统计异常排污企业数量，计算正常比率或异常比率；对排污异常企业进行预警，并统计告警类型、告警发生时间。

施工工地监测。通过对施工工地进行监测，不仅可以及时发现土地开挖、破坏植被等对祁连山自然保护区生态环境造成危害的行为，并将危害扼杀在摇篮中，而且可根据施工服务的行业类型提前研判未来可能存在的排污风险。

（1）用电时长分布。统计各施工工地项目工期，按照长周期、中周期、短周期进行分类统计，显示不同周期施工工地数量及占比；统计各施工工地日用电时长，进行分类统计，显示施工影响时间段。（2）用电趋势。统计施工工地月度用电量，计算环比增长率，通过用电趋势变化反映施工对环境影响程度变化。（3）行业分布。统计各施工工地所服务的行业类型，计算不同行业类型对应的施工工地数量占比，做好源头防护。

祁连山覆冰率监测。与环保部门联合开展祁连山覆冰率分析研究，并将研究结果与周边重点排污企业（存在大气污染、热量排放）生产情况进行匹配，找出影响覆冰率的重点污染企业，分析关联性（正相关和负相关）并计算关联度，辅助政府调控污染企业生产规模和地理分布。

（1）环境污秽程度监测。分析研究异常灾害天气对祁连山生态环境的影响，结合变电站环境污秽程度监测装置所获取的数据，形成相关性分析结果，辅助政府针对性污染治理和气象灾害防控。（2）祁连山覆冰率与周边生产企业关联分析。统计历年祁连山覆冰率；统计历年大气污染情况，建立温室气体年度基数；统计祁连山周边温室气体高排放企业历年生产、用电、排放情况；建立祁连山覆冰率与温室气体高排放企业关联度，结合视频监控资料进行印证。

祁连山核心区重点部位设置的环保卡口监测。通过匹配祁连山核心区重点部位设置的环保卡口与电力杆塔监控点位，实现对核心区域违规侵入监控。

祁连山核心区重点部位设置的环保卡口位置与电力杆塔摄像点位进行匹配；对完成匹配的卡口利用电力杆塔搭载的固定或活动摄像系统进行持续监测。

旅游活动监测。对所有旅游业的旅游地点、旅游时间、旅游周期、旅游人数和旅游形式等进行调研，对旅行社、旅游景点周边用电信息进行监测，分析祁连山保护区内旅游业开展是否合规并进行预警。

（1）常规监测。对于规定可在某区域、某时间范围内进行正常旅游活动的，通过分析与旅游相关的景区、住宿、餐饮、商业、娱乐等行业用电量趋势，建立区域旅游电力指数；依据环境评估确定的生态承载能力，计算区域旅游活动用电量上限，为政府部门宏观调控提供数据支撑。（2）管控区域监测。对政府明令设置管控边界的旅游区域，通过用电量、电力视频等监测方式，监测区域内是否存在旅游活动。（3）管控时期监测。对政府明令设置管控时间的旅游区域，通过用电量、电力视频等监测方式，监测管控期内是否存在旅游活动。

地表水水源地监测。水源地是不允许有污染企业存在的，企业在选址时要事先跟环保部门沟通，不可在此区域内建厂。（1）通过建立86个水源地位置、分级功能区范围、面积热力地图宏观展示水源地分布情况。（2）将电力用户与水源地区域、电力杆塔视频监控点位进行位置匹配，对完成匹配的用户通过电力报装档案信息、电力视频监控、用电量持续监测等方式识别违规活动、异常用电行为。

智慧电网融合监测。依托电网丰富的输电线路网和海量电力杆塔，以及同步搭载在其上的视频监控系统和无人机巡航功能，实现长距离、大范围巡检与定点、全方位监测的融合互补，对人为活动视频、施工工地视频、环保卡口视频、旅游活动视频、水源地视频进行回传综合展示。

（1）固定视频监控。依托一体化拍照系统，通过电力杆塔上的高清摄像头进行固定区域定点拍照，对重点关注区域进行持续监测。（2）活动视频监控。依托防外破智能管控平台，通过电力杆塔上的全方位高清摄像头对目标区域进行全方位、无死角监测，及时发现人为破坏、施工现场、垃圾堆放等损害生态环境的行为和现象。（3）无人机巡航监测。依托全景智慧物联管控平台，利用输电线路配载的无人机，对高压输电线路沿线一定范围内进行实时侦察、巡检，实现长距离、大范围监控，完善补充环保部门督察执法盲点。

环境效益

实现重点排污企业监测

以5家已安装环保用电监测装置的高耗能企业为基础，通过对企业设备用电情况进行24 h实时监测和分析建模，对未来2个月内企业生产和环保用电情况进行预测，对环保设施停运、企业违规生产等异常行为及时告警，辅助环保部门动态掌握企业生产环保行为，平均预测准确率达83.45%。该模型可作为环保执法辅助依据，发挥用电数据的高度实时性和强贯通性，进一步对排污企业进行实时在线监管，减少现场核查工作量和监管成本，提高执法效率。

实现自然资源点监测

实现19245个电力杆塔与86个水源地位置分布与距离匹配，可根据环保部门需求对完成匹配的杆塔选择试点安装电力视频监控系统，及时识别水源地周边施工开挖、垃圾堆放、人为破坏、污染企业厂址建设等违规违法活动。随着电力系统的不断升级和完善，监控设备数量和覆盖范围将随之加大，范围将逐步拓宽，成效将显著增强。

智能电网融合监测

助力管护站运行维护

通过对祁连山区域41个管护站进行持续用电量监测，发现停运站点6个，运行状态不稳定站点24个。按月统计停运站点，计算运行率，对异常站点告警信息进行同步推送，及时预警防范，监测准确率达83.41%以上，实现了对祁连山自然保护区监管一线的支撑，夯实环境防护基础。

构建环境融合监测场景

部署无人机40余架，杆塔监控摄像头208个，建设覆盖电力传输网络的杆塔视频监控及无人机智能巡检系统，监控时长达35000多小时，可实现祁连山保护区10%以上区域、40%以上场景的实时监控。以电力数据为根本依据，对祁连山保护区内14家A级旅游景区及周边204家旅游产业用电数据进行深入挖掘，及时鉴别保护区内过度开发旅游业、违规经营旅游产业等异常行为。电力大数据分析、电力物联网监控等方式与常规环境监测手段融合互补，可有效减轻一线员工工作强度，拓展环保巡查覆盖面、提升排查效率。

社会效益

节约政府投资——实现“周期长效益低”向“投资省质效高”转变

近年来，工业企业特别是高耗能企业逐步加大环保投入，但是建设周期长、短期收益低，因此，企业投资的积极性和主动性会大幅降低，即使投入治污设备，也往往因盈利压力而关停设备，使环保压力增大。通过分析电量数据可以直接反映监控企业的生产情况，从而可以间接体现企业对政府环保管控要求的响应程度。依托电网现有采集设备、传输网络，环保管理部门、企业无需新购置采集装置、新建数据传输系统，有效缓解的企业资金缺口，极大节省了投资，提高了环保监管的投入产出比。

节约人力资源——实现“基层跑”向“数据跑”转变

利用“电眼”看祁连监测系统，能够实现对各监控场景的用电数据远程监控、地图分布监控、数据统计、报表和分类查询、智能报警、预警预测和决策分析以及物联网远程智能控制等功能，实现从“现场查”到“线上控”，可大大降低环保执法的成本和时间，实现精准管。为生态环境系统强化管理、科学决策，提供了数据支持，实现事后管理向事中管理转变，实现全过程的闭环管理，提高环境管理效率。